Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Нагрев металла при обработке давлением

01.02.2019


Перед обработкой давлением металлы и сплавы нагреваются с целью повышения пластичности и уменьшения прочности. При нагреве металл изменяет механические свойства (табл. 43). С повышением температуры нагрева до определенных пределов в металле понижается сопротивление деформации (прочность) и повышается пластичность.

Чем большей пластичностью обладает металл при обработке его давлением, тем большей деформации можно его подвергать.

Из данных таблицы следует, что при повышении температуры нагрева увеличивается относительное удлинение и уменьшается прочность стали.

Изменение механических свойств меди с повышением температуры нагрева приведено в табл. 44.

Из приведенных данных следует, что с увеличением температуры нагрева прочность меди уменьшается. При нагреве до 600° С понижаются показатели пластичности — относительное удлинение и относительное сужение. Медь хорошо обрабатывается давлением и при 20° С, но надо приложить нагрузку, большую, чем при нагреве. При температурах в пределах 350—650° С обрабатывать медь давлением не рекомендуется, так как наступает потеря пластичности. В области температур около 700° С (но ниже температуры расплавления на 100—150° С) медь давлением обрабатывается.

Изменение механических свойств алюминия с повышением температуры приведено в табл. 45.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением в области температур от 500 до 310°С.

Температурный интервал обработки углеродистых сталей давлением устанавливается на основании диаграммы состояний системы железо — цемент (рис. 125). На диаграмме состояний Fe—Fe3C линии AE (солидуса) характеризует температуру окончания расплавления стали. Предельная температура нагрева при обработке давлением принимается ниже температуры солидуса для следующих.сталей: малоуглеродистых (примерно на 200°С), среднеуглеродистых (на 100—200°С) и высокоуглеродистых (на 100°С).

Температурный интервал обработки давлением легированных сталей, цветных металлов и сплавов, приведен в табл. 46.

В нагреваемом металле происходит процесс непрерывного роста зерен. Интенсивность роста зависит от температуры. Чем выше температура нагрева, тем крупнее образуются зерна. Обычно такое влияние связано с перегревом металла. Перегретый металл имеет крупнозернистую структуру, является непрочным и хрупким. Пониженные механические свойства такого металла могут быть исправлены последующей термической обработкой в результате возникающей при этом перекристаллизации.

При нагреве металла до линии солидуса свыше верхних пределов эвтектические соединения (межкристаллическое вещество) как более легкоплавкие, чем основные кристаллы, выплавляются. Кислород из окружающей среды проникает в глубь металла, и поверхность кристаллов покрывается окислами. В результате происходит ослабление межкристаллической связи. Это явление называют пережогом. При пережоге металл теряет прочностные и пластические свойства, что приводит к неисправному браку. Пережженный металл яри обработке давлением рассыпается или дает трещины с черной окисленной поверхностью.

Обработка металлов давлением при температурах нагрева ниже его нижних пределов может привести к разрушению вследствие недостаточной пластичности металла. Если разрушения металла не произойдет, то в нем возникнут напряжения в результате физического упрочнения (наклепа). Этот дефект может быть исправлен разупрочнением (снятием наклепа) при последующей термической обработке металла. Температурные интервалы горячей обработки давлением углеродистой стали приведены на рис. 126. Большое значение имеет правильный нагрев заготовок до начальной температуры обработки давлением. От принятого режима нагрева зависит качество получаемого после обработки изделия. Скорость нагрева заготовок до заданной температуры в основном зависит от температуры рабочего пространства печи, способа укладки в нее заготовок, от формы и сечения заготовок и физико-химических свойств металла. Нагрев заготовок в печи начинается с поверхности, которая воспринимает тепло, излучаемое горячими газами и внутренними стенками печи. Проникновение тепла внутрь заготовок происходит в зависимости от их теплопроводности. Чистые металлы более теплопроводны, чем сплавы. Малоуглеродистая сталь имеет теплопроводность около 50 кал/м*час, высокоуглеродистая 35—40 кал/м*час. Такие легирующие элементы в стали, как хром, никель, вольфрам, титан, ванадий и другие снижают ее теплопроводность. Для быстрого нагрева заготовок из высокоуглеродистой и легированной стали требуется более интенсивная подача тепла к их поверхности, чем для заготовок из низкоуглеродистой стали. В то же время быстрый нагрев может привести к образованию трещин в заготовках, так как верхние и внутренние слои заготовок будут неравномерно расширяться. Это приводит к появлению внутренних напряжений, способных возрасти до размеров, превышающих предел прочности металла.
Нагрев металла при обработке давлением

Наибольшие напряжения могут появиться при нагреве заготовок до температур, при которых происходят фазовые превращения в металле. Для стали эти температуры находятся в пределах 700—800° С. В период фазового превращения неравномерное тепловое изменение объема сопровождается изменением удельных объемов металла. Поэтому слитки и заготовки из легированной и высокоуглеродистой стали, особенно больших размеров, нагревают постепенно (методически) в несколько этапов. Первый этап — сравнительно медленный нагрев до температуры фазовых превращений, второй — выдержка при температуре фазовых превращений, третий — нагрев до заданной температуры и четвертый — выдержка при этой температуре для выравнивания ее по всему сечению слитка или заготовки. Для ориентировочного определения допустимой скорости нагрева холодных слитков или заготовок для 1200° С можно пользоваться формулой Н.Н. Доброхотова

где T — время нагрева, час.;

а — коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок в печи. Его значения приведены на рис. 127;

К — коэффициент, учитывающий степень легирования стали. Для углеродистой и низколегированной стали его принимают равным 10, с увеличением легирующих элементов в стали значение К повышают до 20;

D — диаметр или сторона квадрата нагрева заготовки, м. Для получения качественных заготовок горячей обработкой давлением имеет значение не только режим нагрева, но и режим охлаждения. Слишком быстрое охлаждение может привести к появлению больших термических напряжений и образованию трещин в заготовках. Чем меньше теплопроводность стали и больше размеры заготовки, тем медленнее должно быть охлаждение. Охлаждение ведут на воздухе, на воздухе в штабелях, в ящиках с закрытыми крышками, в ящиках с засыпкой малотеплопроводными материалами (песками, золой, шлаком и т. п.) и закрытых крышками. Крупные поковки из конструкционной стали с диаметром 500 мм и больше, а также поковки из высоколегированной стали (даже малых размеров) охлаждаются в печах.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: